CN104145178B - 针对无光泽颜色标准的颜色配方计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于针对无光泽颜色标准的颜色配方计算的方法，所述方法具有下述步骤：A)利用积分球颜色测量仪器以实验方式确定颜色标准的反射光谱R(exp)，该反射光谱包括第一反射光谱(SPIN)和第二反射光谱(SPEX)，其中在(A1)d/8°几何布局，在包括镜面反射分量的情况下，获得所述第一反射光谱(SPIN)，并且在(A2)d/8°几何布局，在排除镜面反射分量的情况下，获得所述第二反射光谱(SPEX)；B1)基于已针对镜面反射分量校正的在包括镜面反射分量的情况下以实验方式确定的反射光谱R(exp)计算针对无光泽颜色标准的配方，B2)把已针对镜面反射分量被校正的在包括镜面反射分量的情况下以实验方式确定的反射光谱R(exp)和与有光泽色度的颜色配方数据库的颜色配方关联的反射光谱相比较，并且从所述颜色配方数据库识别与以实验方式确定的无光泽颜色标准的反射光谱R(exp)最接近的存储的反射光谱，以及关联的颜色配方；C)将以实验方式确定的无光泽颜色标准的反射光谱(SPIN，SPEX)的反射光谱数据转换成光泽度值，和D)借助于预先准备的可用着色剂***的校准曲线将获得的光泽度值转换成消光剂(MAA)的量。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于生产针对无光泽颜色标准的颜色配方的方法。该方法能够被用在油漆工业或其它油漆相关领域中。
背景技术
对于涂料公司中的所有色彩应用，高效地匹配未知着色的色度可被视为重要问题。特别地，在车辆涂料部门中，颜料的种类已在近年持续扩展。考虑到这种发展，建立用于使匹配色度所需的努力最小化的方法具有很大的经济重要性。
现在，通过基于计算机的颜色配方计算方法来辅助色彩实验室中的未知着色的色度的高效匹配。颜色配方计算的方法是用于色度的着色分析工具，利用可见波长范围中的反射光谱表征物体颜色的反射性质并且使用合适的辐射传输模型描述光在微粒介质中的漫射并且因此描述在宏观上可检测的反射光谱。Schuster-Kubelka-Munk理论经常被用于不透明的和半透明的有色固体表面涂料。颜色配方的计算通常包括参照颜料数据库，颜料数据库管理可用着色剂***中所包含的所有颜料的光学性质的细节。当仅需要已经存在但未完美匹配的组成（formulation）的校正时，还可参照颜色配方数据库。
除有光泽色度之外，无光泽抛光色度也经常被用在赋色表面涂料中。到目前为止，仅知道很少的控制表面涂料的光泽度水平的不同方法。可使有色表面涂料变得无光泽或者由无光泽透明涂层覆盖有光泽的有色表面涂料。将消光剂加入到油漆组成被最频繁地用于将预期程度的表面纹理引入到聚合材料中。这些消光剂均匀地分散在嵌入介质中；无光泽的效果由导致从样本表面散射的漫射光的增加的层里面的某一微异质性来实现。不同无机化合物(诸如，沉淀硅石、高岭土、膨润土或其它无机化合物)用作消光剂。
由于光学材料参数的确定是耗时并且耗费成本的过程，所以认为使用公共着色剂数据库形成不同表面纹理(有光泽、半光泽、无光泽)的色度是有优势的。在这种过程中，隐含地假设：当将某一表面纹理引入到***中时针对有光泽着色剂确定的特征数据并不改变很多，并且配方计算的结果误差能够通过一个或至多两个另外的校正步骤而被补偿。与用于确定几个着色剂***的光学材料参数仅由表面纹理的程度表示的不同的时间花费相比，用于所述另外的校正步骤的时间花费看起来是可接受的。另外，仅利用一个着色剂数据库工作提供了库存单位较少的优点。
图4显示无光泽抛光固体色度的颜色开发处理的工作流程的细节。
用于无光泽抛光色度的当前颜色开发或批量色度过程根据使用积分球仪器还是使用装备有准直(定向)测量几何布局的仪器而使用两种不同的仪器方案。
在具有光源(1)、检测器(2)、挡板(3)、白色球盖或黑色陷阱(4)、样本(5)的积分球仪器(d/8°或8°/d测量几何布局；图1A和1B)的情况下，包括镜面反射(SPIN)的读数和排除镜面反射(SPEX)的读数之间的差光谱ΔR=R(SPIN)-R(SPEX)是由消光剂的量确定的表面光泽度的函数。一旦已通过校准面板的合适集合建立了这种关系，测量的差光谱就能够被用于得出用于匹配无光泽抛光颜色标准的组成中所需的消光剂量(MAA)。
在装备有准直测量几何布局(例如，45°/0°；图2)、装备有位于样本(5)上方的光源(1)、检测器(2)，具有从样本表面的法线方向(z-z’)测量的照射角度的仪器的情况下，仅能够针对具有高于在60°几何布局测量的光泽度≈30单位的光泽度水平的颜色标准期望最佳颜色配方预测。在暗淡样本的情况下，分光光度计将拾取未定义的量的表面光泽度，导致对于着色的次佳预测。在这个界限以下，预测的配方的质量随着减小的表面光泽度而显著降低。必须在技术标准中推荐的三种不同光泽度几何布局情况下利用光泽计建立针对MAA=f(光泽度)关系的校准函数。这两种颜色配方计算的方法被公开在EP1631802中。这些方法参照用于有光泽色度的颜色颜料和颜色配方数据库，颜色颜料和颜色配方数据库允许匹配无光泽颜色样本。对于两种方法方案，校准面板的相同集合能够被用于定义MAA=f(光泽度)关系。这组面板应该包括颜色空间中的几个颜色中心。颜色中心能够例如由着色颜料(蓝色、绿色、红色、黄色、紫色)和非彩色颜料(黑色、白色)的二元混合物代表。对于每种组成，必须准备具有增加的量的消光剂的面板集合，从而覆盖从完美有光泽到完全无光泽的整个范围。
以上方法仍然包括关于积分球仪器和装备有准直45°/0°测量几何布局的分光光度计的这两种方案的统一的空白。另一缺点在于：需要另外的光泽度测量装置以获得光泽度值。
因此，仍然存在对方便的过程的需要，该过程用于使颜色开发过程自动化并且改进无光泽表面涂料的配方计算的结果，该结果能够在颜色开发过程中直接被引入和使用。
另外，需要一种用于无光泽颜色标准的颜色配方计算方法，该方法使得可基于用于产生有光泽色度的着色剂***在不需要另外的染色步骤的情况下获得可接受准确结果并且另外获得待匹配的相应无光泽颜色标准的光泽度值。
发明内容
本发明提供一种用于无光泽颜色标准(特别地，无光泽纯色标准)的颜色配方计算的方法，该方法利用积分球颜色测量仪器和装备有三个光泽度角度测量几何布局的光泽度测量仪器之间的统一仪器分布图。这些仪器分布图允许将反射率数据转换成光泽度信息，以使得一旦建立该分布图，积分球仪器将提供反射率数据和光泽度数据，即，将会不使用光泽计。后者的事实对于分布式***(诸如，在重新抛光油漆主体商店中运行以便以仪器方式支持汽车油漆修理过程的那些***)的应用而言尤其有吸引力。需要的装备能够进一步减少，并且从价格的角度更有吸引力。而且，在需要确定反射率数据和光泽度数据的任何应用中通常能够减少处理时间。
本发明因此涉及一种用于产生无光泽颜色标准的颜色配方(特别地，无光泽纯色标准)的方法，所述方法包括下述步骤：
A)利用积分球颜色测量仪器以实验方式确定所述颜色标准的反射光谱R(exp)，该反射光谱包括第一反射光谱和第二反射光谱，其中在下面(A1)的条件下获得所述第一反射光谱：
(A1)d/8°几何布局或8°/d几何布局，在包括镜面反射分量的情况下，
并且在下面的(A2)的条件下获得所述第二反射光谱：
(A2)d/8°几何布局或8°/d几何布局，在排除镜面反射分量的情况下；
B1)基于以实验方式确定的反射光谱R(exp)计算针对无光泽颜色标准的配方，其中通过使用用于准备有光泽色度的可用着色剂***的固体颜料的光学材料参数来匹配已针对镜面反射分量校正的、在包括镜面反射分量(1)的情况下以实验方式确定的反射光谱R(exp)，因此获得指定颜料的性质及其浓度的颜色配方，或
B2)把已针对镜面反射分量被校正的、在包括镜面反射分量(1)的情况下以实验方式确定的反射光谱R(exp)和与针对有光泽色度的颜色配方数据库的颜色配方关联的反射光谱相比较，并且从所述颜色配方数据库识别与以实验方式确定的无光泽颜色标准的反射光谱R(exp)最接近的存储的反射光谱，以及识别关联的颜色配方；
C)通过下面的步骤C1)和C2)把以实验方式确定的无光泽颜色标准的反射光谱R(exp)的反射光谱数据转换成光泽度值：
C1)获取在包括镜面反射分量(1)的情况下以实验方式确定的反射光谱R(exp)和在排除镜面反射分量(2)的情况下以实验方式确定的反射光谱R(exp)的差反射光谱ΔR，和
C2)借助于预先准备的可用着色剂***的校准曲线确定与所述差反射光谱ΔR对应的光泽度值，所述曲线代表差反射光谱ΔR和在一个或多个光泽度角度测量的光泽度值之间的函数关系，
D)通过借助于预先准备的可用着色剂***的校准曲线将获得的光泽度值转换成消光剂的量来产生针对无光泽颜色标准的颜色配方，所述曲线代表作为颜色配方中的至少一种消光剂的量的函数的在一个或多个光泽度角度测量的光泽度值。
理所当然地，所有的数据(例如，着色剂***和与其关联的数据(例如，光学材料参数以及预先准备的可用着色剂***的校准曲线(如步骤C2)和D)中所使用的))优选地被存储在数据库中。
附图说明
图1分别图示由用于有光泽和无光泽纯色标准的技术标准(比如例如，DIN5033)推荐的标准d/8°和8°/d测量几何布局。
图2分别图示由用于有光泽和无光泽纯色标准的技术标准(比如例如，DIN5033)推荐的标准45°/0°和0°/45°测量几何布局。
图3显示用于表面光泽度的测量的推荐几何条件。
图4示出无光泽纯色的配方计算的过程。
图5示出针对位于三个不同角度的典型的基于溶剂的重新抛光混合***以及针对几个彩色和非彩色样本的根据DIN67530的表面光泽度随消光剂含量的变化以及针对实验数据拟合的模型函数(MA=消光剂)。
图6示出针对两个标准测量几何布局45°/0°(图的左侧部分；MAA=消光剂量)和d/8°(图的中间部分)的无光泽抛光色度的配方计算过程的过程流程图。右侧图显示当把光谱数据转换成光泽度值时在把这些光泽度值转换成消光剂量之前的新的过程流程。
图7至9示出针对由技术标准推荐的三个角度几何布局(20°、60°和85°)的、针对三个典型的积分球颜色测量仪器获得的光泽度分布图，用于获得无光泽抛光表面涂料的表面光泽度。经过数据点的连续曲线代表针对合适的模型函数的拟合。已针对两个不同油漆***(油漆质量1和油漆质量2)获得实验数据集合。两个油漆***都代表基于溶剂的重新抛光混合***，其中油漆质量1是平衡的质量并且油漆质量2是浓缩的质量(膏)。在后者的情况下，必须通过加入合适的量的粘合剂来完成配方。
已利用毕克-加特纳（Byk-Gardner）的microTRI-gloss仪器测量光泽度值。已利用爱色丽（X-Rite）的颜色测量仪器SP64(图7)、德塔卡拉国际（DatacolorInternational）的颜色测量仪器SF600(图8)和格灵达一麦克贝斯（Gretag-Macbeth）的颜色测量仪器Color-Eye7000(图9)测量反射率数据。
图10显示两个半有光泽RAL颜色3000和7005的针对可见光谱范围的实验反射率函数。已通过具有在包括镜面反射(SPIN)和排除镜面反射(SPEX)模式下操作的测量几何布局d/8°的积分球仪器获得反射率数据。
图11图是通过不同制造商的两个仪器(毕克-加特纳的microTRI-gloss和HachLangeGmbH的REFO3-D)在所有三个评估几何布局获得的光泽度数据的相关性。在所有的评估几何布局的相关指数rc超过指示两个仪器的仪器标度一致的值0.999。
具体实施方式
通过对下面的详细描述的阅读，本领域普通技术人员将会更容易地理解本发明的这些和其它特征和优点。应该理解，也可在单个实施例中组合地提供为了清楚而在以上和以下在分离实施例的上下文中描述的本发明的那些特定特征。相反地，也可分离地或以任何子组合提供为了简洁而在单个实施例的上下文中描述的本发明的各种特征。另外，单数方式的引用也可包括复数(例如，“一”和“一个”可表示一个或者一个或多个)，除非上下文明确地另外指示。
“颜色标准”将在这里并且在下面表示将要确定其光泽度值的任何涂覆或着色的表面。颜色标准能够是固化的或干燥的油漆层、湿油漆层、基底的固有着色表面或任意特征的任何其它着色基底。当测量湿油漆膜的反射光谱时，能够使用用于测量湿油漆膜的典型方法和装置。颜色标准能够是例如将要被修理涂覆的基底的表面或者其一部分，特别地，将要被修理涂覆的车体的涂覆表面或者其一部分。颜色标准包括具有不同表面光泽度的颜色标准。它包括有光泽和无光泽颜色标准、纯色标准、效果颜色标准及其组合。
“无光泽颜色标准”将在这里并且在下面表示不具有完美有光泽表面的任何颜色标准。例如，通过将一种或多种消光剂加入到创建无光泽颜色标准的油漆成分中，色度的初始光泽度能够减小至期望的光泽度值。无光泽颜色标准能够是无光泽纯色标准或无光泽效果标准。无光泽颜色标准还包括所谓的半有光泽颜色标准。
“纯色标准”将在这里并且在下面表示具有各向同性地反射准直或漫射入射光束的光学性质的色度或颜色标准。如果例如由准直光束以恒定角度照射这种色度，则反射光的水平以及跟随其的颜色将会独立于视角。能够通过固体颜料或染料来形成这种色度，所述固体颜料或染料可被嵌入并且分散在不同介质(像是油漆、陶瓷、玻璃或塑料等)中。
“固体颜料”将在这里并且在下面表示包括小颗粒的无机或有机物质，所述小颗粒几乎不能溶解在应用的介质中并且由于它们的着色、保护或电磁性质而被使用。固体颜料可以由它们的化学成分以及它们的光学和技术性质来表征。它们的光学性质由它们的光散射和吸收性质确定，它们的光散射和吸收性质可以是选择性的(着色颜料)或非选择性的(黑色和白色颜料)。
“着色剂***”将在这里并且在下面表示固体和/或效果颜料的任何***，包括应该被用于油漆的生产和组成的所有颜料。颜料组份的数量和选择不在这里受到限制。他们可按照任何方式适配于相关要求，例如，根据油漆制造商或其顾客的要求。
术语“无光泽纯色标准”能够在这里并且在下面与术语“无光泽纯色样本”和“无光泽纯色色度”以及“具有纯色的无光泽颜色标准”被可互换地使用。
术语“无光泽颜色标准”能够在这里并且在下面与术语“无光泽颜色样本”和“无光泽色度”被可互换地使用。
以下更详细地解释根据本发明的方法的原理和个体步骤。本发明的方法优选地是用于无光泽纯色标准的颜色配方计算的方法。因此，在这里并且在下面，使用术语“无光泽纯色标准”。然而，理所当然地，本发明的方法还包括用于无光泽效果色度的颜色配方计算的方法，并且以下更详细地解释的个体步骤和特征也与用于无光泽效果色度的颜色配方计算的方法相关。
起点是待匹配的或针对其匹配而开发合适的颜色配方的无光泽纯色标准。
首先，依照根据本发明的方法的步骤A)，借助于装备有d/8°测量几何布局的合适的颜色测量仪器在定义的波长范围上以实验方式确定无光泽纯色标准的反射光谱R(exp)。优选地在400-700nm的波长范围上确定反射光谱。在包括镜面反射分量(A1)的情况下在d/8°或8°/d几何布局测量反射光谱并且在排除镜面反射分量(A2)的情况下在d/8°或8°/d几何布局测量反射光谱。
对于本领域技术人员而言，理所当然地并且众所周知地，积分球颜色测量仪器能够装备有d/8°测量几何布局或替代地装备有8°/d测量几何布局，因为这两个测量几何布局是等同的测量几何布局。因此，如果在下面仅使用术语“d/8°测量几何布局”，则也表示等同的8°/d测量几何布局并且也能够使用等同的8°/d测量几何布局。
d/8°测量几何布局基于漫射照明(通过乌布利希（Ulbricht）球)和相对于样本的表面法线在8°的角度(d/8°)的定向观测(如图1中所示)。在无光泽纯色样本的目前情况下，能够在包括镜面反射和排除镜面反射模式下操作仪器进行两种测量。
在专业文献中详尽地描述了d/8°测量几何布局(例如，根据图1中描述的那个)，颜色测量领域技术人员熟悉d/8°测量几何布局，并且在已知的传统测量仪器中实现d/8°测量几何布局。此外，例如在技术标准DIN5033(Farbmessung)或CIE出版物15.3(比色法)中定义并且推荐测量几何布局。
可选地，例如，如果为了进一步处理的需要，则可按照颜色测量领域技术人员已知的传统方式确定或测量颜色位置(X，Y，Z，或L*，a*，b*)。对于包括镜面反射和排除镜面反射的数据集合两者，都可基于以实验方式确定的无光泽纯色标准的反射光谱来确定颜色位置。也可利用合适的测量装置测量颜色位置。替代反射数据或除反射数据之外，颜色位置可随后被用在下面的过程步骤中。
依赖于访问哪个初始数据库，根据本发明的方法的下一个步骤包括：
B1)通过通常的配方计算方法基于以实验方式确定的反射光谱R(exp)计算无光泽纯色标准的配方，其中通过使用用于准备有光泽色度的可用着色剂***的固体颜料的光学材料参数来匹配已针对镜面反射分量被校正的在包括镜面反射分量(A1)的情况下以实验方式确定的反射光谱R(exp)，因此获得指定颜料的性质及其浓度的颜色配方，或
B2)把已针对镜面反射分量被校正的在包括镜面反射分量(1)的情况下以实验方式确定的反射光谱R(exp)和与有光泽色度的颜色配方数据库的颜色配方关联的反射光谱相比较，并且从所述颜色配方数据库识别与以实验方式确定的无光泽纯色标准的反射光谱R(exp)最接近的存储的反射光谱，以及识别关联的颜色配方。
根据本发明的方法的步骤B1)或B2)根据现有技术使用颜料数据库(例如，离散固体颜料(着色颜料)数据库)或包含所需的可用着色剂***的颜料的光学材料参数的颜色配方数据库进行。有优势的是，可访问被用于生产有光泽色度的着色剂***或颜色配方。
在从实验数据减去表面光泽度(针对镜面反射分量校正)之后，仅包括镜面反射的读数(在包括镜面反射分量(A1)的情况下以实验方式确定的反射光谱R(exp))被用于配方预测计算。能够从已知的嵌入介质的折射率得出表面光泽度或者预先以实验方式确定表面光泽度。在前者的情况下，能够通过用于非偏振光的菲涅耳公式来估计光泽度贡献，对于几乎垂直于样本表面入射的光，光泽度贡献归纳为
其中n表示嵌入介质的折射率。对于n≈1.5，获得值ΔR=0.04。用于确定对于测量信号的光泽度贡献的实验方案是在所讨论的油漆质量中准备非常暗的(或黑色的)有光泽色度并且测量差光谱，差光谱在所有的随后的计算中用作光谱光泽度校正。可随后如通常一样利用针对有光泽校准面板的集合确定的光学材料参数的数据集合形成已从其消除镜面反射分量的光谱。
光学材料参数描述当着色颜料分散在特定粘合剂***中时的着色颜料的散射和吸收性质。该参数特定于颜料且依赖于波长，并且必须通过合适的校准面板的集合在每个预期波长确定该参数。为此，生产用于每种着色颜料的不透明校准面板的特定集合，并且在预期照明和观测几何布局测量反射光谱。通过对于针对每个颜料或颜料混合物以实验方式确定的反射因数拟合采用的辐射传输模型来确定光学材料参数。在目前的固体着色颜料的情况下，对辐射传输方程或其变型的已知的Schuster-Kubelka-Munk近似足以用于所描述的目的。使用这种近似，可得出不透明表面涂料的反射R以及所述涂料中所包含的着色颜料的散射(S)和吸收性质(K)之间的简单关系。这里，通过把由各种不同着色颜料做出的针对特定浓度加权的个体贡献相加在一起来获得散射和吸收系数。
替代地，根据步骤B2)，已从其消除镜面反射分量的光谱可如通常一样被用于从颜色配方数据库识别合适的反射光谱和与其关联的颜色配方。
在已执行步骤B1)或B2)之后，如果必要，则可校正计算的或识别的颜色配方并且基于在第一匹配步骤中计算的或识别的颜色配方将获得的无光泽纯色标准调整为预期无光泽纯色标准。能够重复校正步骤，直至获得的匹配的无光泽纯色标准落在请求的容差内。
在根据本发明的方法的步骤C)中，以实验方式确定的无光泽纯色标准的反射光谱R(exp)的反射数据被转换成光泽度值。
这个需要首先(步骤C1)获取在包括镜面反射分量(A1)的情况下以实验方式确定的反射光谱R(exp)和在排除镜面反射分量(A2)的情况下以实验方式确定的反射光谱R(exp)的差反射光谱ΔR。然后，在步骤C2)中，借助于预先准备的校准曲线确定与所述差反射光谱ΔR对应的光泽度值，所述校准曲线代表差反射光谱ΔR和表面光泽度程度之间的函数关系。
将在以下更详细地解释差反射光谱ΔR和表面光泽度之间的函数关系的确定。
校准面板的准备
如果将要建立性能很好的光泽度=f(ΔR)模型函数，则用于产生光泽度=f(ΔR)分布图的色度必须覆盖光泽度水平的整个范围。对于模型建立而言重要的不是样本的数量，而是样本集合中的光泽度水平的均匀分布。为了产生光泽度=f(ΔR)分布图(校准曲线)，如果历史数据(光泽度数据以及在包括和排除镜面反射分量情况下的R(exp))已经可用，则可能不需要新准备校准面板的专门集合。如果这样的历史数据样本集合不可用，则需要准备校准面板的专门集合，稍后能够通过另外的历史数据加强所述校准面板。用于准备校准面板的基础是可用的着色剂***。
为了使校准面板的数量保持尽可能少并且足够多以实现设想的准确性并且为了代表相应的油漆混合***和相关颜色***，必须仅针对颜料的子集准备面板。这种子集可包括黑色、白色、红色、绿色、蓝色、黄色和紫色颜料，其中着色颜料与油漆***的白色混合油漆混合，而无色颜料被用作主色调。单层顶涂层***已经形成有光泽表面，而在双层顶涂层***(底涂层+透明涂层)的情况下，有色底涂层必须被有光泽透明涂层覆盖。面板的这个集合定义表面纹理的梯级的有光泽端。所有这些配方必须与消光剂混合(在单层顶涂层***的情况下)或被无光泽透明涂层覆盖(在双层顶涂层***的情况下)以调整预期水平的表面光泽度。对于每个油漆***，通常存在用于将消光剂添加到底涂层或透明涂层的自然上限，这将会定义表面纹理的梯级的第二极端无光泽端。有光泽变型将假设90-100单位的数量级的光泽度值，而无光泽抛光变型的另一极端的光泽度值将会具有小于5单位的数量级。表面纹理的梯级的这两个极端点必须由具有在这两个极端点之间的被几乎相等间隔的光泽度值的N个另外的校准面板补充。不同光泽度水平的每个颜料准备例如N=4至6个面板对于良好均衡的校准梯次的定义将是足够的。
在性能很好的油漆***中，为单个颜料准备校准面板将会足以定义统一的（generalized）仪器分布图。在单层顶涂层油漆***的实际应用中很少遇到这种理想情况。把颜料结合到油漆和空气之间的边界层中将会影响表面光泽度，并且将会把着色贡献加入到规则反射的无色有光泽组份中。因此，即使在不同颜色配方中使用相同量的消光剂，对应的表面光泽度水平也可能显著不同。
如果存在足够多数量的以前开发的无光泽抛光色度的历史数据集合，则能够采用用于统一的仪器分布图的定义的替代方案。如果油漆***的性能良好并且存在两个量之间的良好相关性，则在每个光泽度评估几何布局绘制表面光泽度值对包括镜面反射的反射光谱和排除镜面反射的反射光谱的差度量也将会提供校准曲线。
针对特定的一对仪器产生校准曲线：颜色测量仪器和光泽度测量仪器。
光泽度测量
对于仪器光泽度特征，已在技术标准中推荐准直测量几何布局。在有光泽样本的情况下，在空气/油漆界面部分反射的光遵守反射定律(反射角度=照射角度)并且能够由菲涅耳等式定量地描述。反射光的强度取决于入射光的角度和光学材料性质(复折射率)。折射到介质中的分量在与嵌入的颜料颗粒相互作用时经受选择性吸收和散射，并且几乎从该层漫反射。这种漫反射的光同样对镜面反射分量有贡献并且因此也影响光泽度感知。在纹理化表面的情况下，从该表面反射的光能够被划分为镜面反射和漫反射分量。随着表面粗糙度的程度的增加，镜面反射分量的能量将会稳定地减小并且逐渐地贡献于漫反射的分量。
根据定义对于以仪器方式评估表面光泽度的实验条件的技术标准DIN67530或ASTMD523-89通过合适的反射计以实验方式确定表面光泽度。在该技术标准内，推荐三个不同测量几何布局以相对于表面法线在20°、60°和85°表征表面光泽度(参见图3)。20°角度被用于表征有光泽样本，60°角度被推荐用于半光泽样本，并且85°角度被认为提供无光泽样本的可靠信息。
测量的反射计值被认为是具有折射率n=1.567的有光泽黑色玻璃的对应值。对于每个测量几何布局，黑色玻璃具有分派的镜面反射光泽度值100。由于推荐的测量角度都无法对于所有的光泽度水平提供最高准确性的结果(参见图3)，所以确定样品的光泽度水平的第一步骤将识别合适的测量几何布局。如果60°的光泽度值在10和70单位之间，则这被认为是正确的测量几何布局。如果60°的光泽度低于10单位，则应该替代地使用85°几何布局，而在60°的值超过70单位边界的情况下，20°几何布局的结果针对比较将是有优势的。因此，在光泽度标度中存在两处中断，仅能够通过对在三个测量几何布局获得的光泽度值的某种平均来消除所述两处中断。
如果不同制造商的不同仪器的设计遵守上面提到的技术标准中推荐的准则，则由它们获得的光泽度数据通常在实验误差内是可公度的。为了证明这个断言的有效性，已在不同制造商的两个不同光泽计(毕克-加特纳的microTRI-gloss、HachLangeGmbH的REFO3-D)上测量具有不同表面纹理程度的无光泽抛光面板的集合以用于定量的比较。获得的所有实验数据被收集在图11中。如从图11能够看出的，针对两种类型的光泽计以实验方式确定的所有光泽度数据在所有的三个评估角度以相关指数rc>0.999高度相关。在实验误差内，至少这两个仪器类型能够交换而不会期望一致的光泽度标度的中断。因此，仅毕克-加特纳的microTRI-gloss仪器的光泽度数据已被用于所有的数值分析。
统一的光泽度分布图
光泽度和颜色读数两者都能够在三个数学模型中被组合，使得在三个推荐的不同光泽度几何布局(20°、60°和85°)获得的光泽度数据与通过积分球仪器确定的光谱差ΔR=R(SPIN)-R(SPEX)相关。图7显示针对两个不同重新抛光混合***的仔细选择的校准面板的集合获得的实验数据以及针对实验数据拟合的模型函数。很明显地，所有的数据集合性能良好并且在所有的三个测量几何布局遵守通用函数。函数行为可以由单个非线性模型函数来近似，单个非线性模型函数仅具有三个参数，所述三个参数必须在L2范数的意义上、通过使模型函数和实验数据之间的残差的加权平方和最小化的高效非线性拟合例程在每个光泽度角度几何布局被调整。参数集合取决于用于光谱数据的收集的分光光度计类型。这种依赖性是以下事实的结果：每个仪器制造商使用其自己的具有为相应仪器的最佳性能而选择的设计参数的积分球。样本端口和光泽度陷阱的尺寸、光泽度陷阱的效率以及光学***的孔径将会影响测量结果。对于在包括镜面反射分量(A1)的情况下以实验方式确定的反射光谱R(exp)和在排除镜面反射分量(A2)的情况下以实验方式确定的反射光谱R(exp)的给定差反射光谱ΔR，获得的光泽度分布图能够被用于计算针对所有三个光泽度角度光泽度值。
以下使用三个仪器制造商的不同类型的分光光度计（爱色丽的SP64、格灵达一麦克贝斯的Color-Eye7000和德塔卡拉国际的SF600）的例子来图示普遍仪器分布图的方案的性能。所有的这些仪器装备有能够在包括镜面反射和排除镜面反射模式下操作的积分乌布利希球。然而，对于这些乌布利希球中的每一个，孔径的几何尺寸和设计是不同的，从而使得对于不同光泽度水平的颜色标准，不得不期望差ΔR=R(SPIN)-R(SPEX)的不同实验结果。
为了定义统一的仪器分布图，已准备两个不同油漆***的不同光泽度水平的无光泽抛光校准面板的两个集合并且在所有的三个仪器上测量无光泽抛光校准面板的两个集合。两个油漆***代表基于溶剂的重新抛光混合***，其中油漆质量1是平衡的质量并且油漆质量2是浓缩的质量(膏)。通过毕克-加特纳的microTRI-gloss仪器表征校准面板的整个集合的表面光泽度(参见图7-9)。
换句话说，已通过在积分球仪器和光泽计之间建立统一的仪器分布图来完成基于定向45°/0°和漫射d/8°测量几何布局的方案的统一，使差光谱ΔR=R(SPIN)-R(SPEX)与在三个推荐的光泽度几何布局得出的光泽度信息相关。因此，必须创建三个仪器分布图。基于在具有可变水平的表面光泽度的无光泽抛光校准面板的合适选择的集合上获得的读数和独立的光泽度测量，能够产生使差光谱ΔR=R(SPIN)-R(SPEX)与在三个标准测量几何布局获得的光泽度值相关的校准曲线(分布图)。这些校准曲线独立于选择的油漆质量(如果油漆质量性能良好并且将不会把颜料颗粒结合到空气/油漆界面中)并且仅取决于光学细节和使用的硬件(分光光度计、光泽计)的配置。对于每对仪器(颜色测量仪器和光泽度测量仪器)，必须产生个体仪器分布图。
在步骤C2)中获得的光泽度信息能够随后被馈送到使表面光泽度和消光剂量相关的光泽度分布图转换器中，以得出匹配无光泽纯色标准所需的消光剂量。
因此，在本发明的步骤D)中，借助于针对可用着色剂***的预先准备的校准曲线确定在无光泽纯色标准中与确定的光泽度值对应的消光剂的量。通过在包含不同量的消光剂的校准面板集合上在一个或多个光泽度角度预先测量光泽度程度并且绘制作为消光剂浓度的函数的光泽度程度来准备校准曲线。
如果在可用着色剂***中使用各种消光剂或消光剂的混合物，则必须针对每种消光剂和每种消光剂混合物产生对应的校准曲线。这个步骤的另外的细节被公开在EP1631802中。
在B1)或B2)中获得的颜色配方和确定的消光剂的量可被分开地输出，或者确定的消光剂的量被直接地适当地合并到预先确定的颜色配方中。在后者的情况下，在步骤D)中获得的消光剂的量与在步骤B1)中获得的或在步骤B2)中识别的颜色配方组合，因此获得与无光泽纯色标准匹配的颜色配方，该配方包含赋色颜料的性质及其浓度并且另外包含消光剂的量。
很明显地，当执行根据本发明的方法的步骤A)至D)时，描述的顺序不是强制性的，而是能够根据本领域技术人员的知识而被改变。例如，在已执行步骤A)之后，相应地可首先执行步骤C)和D)(光泽度程度的确定和消光剂浓度的确定)并且随后执行步骤B1)或B2)(计算或识别颜色配方)。配方和消光剂的量能够被彼此独立地确定。通常，基于可用着色剂***和可用消光剂的组份预先准备需要的校准曲线，并且校准曲线被存储并且保持在数据库中。因此，如果实际上必须匹配新的无光泽纯色标准，则已经存在校准曲线以及相关数据和模型，从而定义仪器分布图。
此外，也可执行任何可选地需要的利用在步骤B1)中计算的或在步骤B2)中识别的确定的颜色配方生产的色度的校正，直至已获得包括消光剂含量的完整配方。同样很明显地，如果必要，则也可通过调整消光剂浓度来校正获得的光泽度/无光泽的程度。
在图6中描述了对于无光泽抛光色度的配方预测的已知方案和本发明的新方案的过程流程，即具有光泽度测量的利用测量几何布局45°/0°的已知过程；没有光泽度测量并且不获得光泽度值的利用测量几何布局d/8°的已知过程；和利用测量几何布局d/8°并且没有光泽度测量但获得光泽度值的本发明的方法。
有用的消光剂包括颜色开发领域技术人员熟悉并且通常可商业上获得的传统产品。消光剂本质上可以是无机的或有机的。无机消光剂的例子是无定形的或火成硅石、硅胶和页硅酸盐，例如含水硅酸镁(滑石)。无机消光剂可按照未处理形式或按照利用有机化合物(例如，合适等级的蜡)或者也利用无机化合物进行表面处理的形式存在。有机消光剂的例子是Al、Zn、Ca或Mg硬脂酸盐、蜡化合物(诸如例如，微粒聚丙烯蜡)以及尿素/甲醛缩合产物。
消光剂可被单独使用或以两种或更多的消光剂的组合使用。
用在根据本发明的方法中的纯色颜料包括用在涂料生产中的传统的无机和/或有机吸收颜料。无机或有机着色颜料的例子是二氧化钛、氧化铁颜料、碳黑、偶氮基颜料、酞花青颜料、喹吖啶酮或吡咯并吡咯颜料。效果颜料的例子包括片状颜料，除赋色之外，效果颜料还为基底提供另外的光学性质，诸如角度相关颜色和亮度传播和可见纹理。效果颜料的调色板是不同的，并且能够被划分成干涉和类镜面反射颜料。
本公开还涉及一种通过这里公开的方法产生的颜色配方。
本公开还涉及一种基于通过本发明的方法产生的颜色配方生产的涂料。该涂料可以是OEM汽车涂料、重新抛光涂料、任何其它工业涂料或者它们的组合。
本发明的方法能够被有优势地用在所有应用领域中，其中如例如在汽车和工业涂料应用中一样，必须开发无光泽颜色标准(特别地，无光泽纯色标准)，或者必须设置相应批次的色度。如同例如在颜色实验室中、在重新抛光主体商店中、在油漆制造过程中以及在油漆的标准化中一样，在汽车涂料中，该方法能够被用于OEM涂料以及重新抛光涂料。该方法适用于无光泽颜色标准，特别地，适用于未知或已知着色的无光泽纯色标准。
本发明的过程的主要优势在于：除了光谱信息之外，积分球颜色测量仪器(例如，d/8°分光光度计)还能够针对典型光泽度测量装置的三个标准测量几何布局(20°、60°和85°；参见图3)产生光泽度信息。因此，积分球分光光度计的功能被显著扩展，因为现在在实际应用中(例如，在用在重新抛光主体商店中使用的颜色工具中)它能够取代光泽计，当使用装备有准直45°/0°测量几何布局的分光光度计时在这种类型的应用中需要所述光泽计。获得的MAA=f(光泽度)光泽度分布图(例如，如图5中所描绘的)现在能够被用于两种类型的颜色测量仪器，即具有d/8°几何布局的颜色测量仪器和具有45°/0°几何布局的颜色测量仪器。
下面的例子更详细地图示本发明：
例子
在颜色开发中使用本发明的方法的第一步骤是：使用合适的混合物模型(比如Schuster-Kubelka-Munk理论或其变型)校准着色剂***的所有着色剂的光学行为并且针对推荐的光泽度角度几何布局确定光泽度和消光剂(MA)含量之间的通用光泽度-f(cMA)函数。
图5显示针对在DIN67530中推荐的光入射的所有三个角度(20°、60°、85°)的、为了基于溶剂的重新抛光混合***的着色剂(固体颜料)的选择得出的通用函数。商业光泽计已被用于执行该测量。图表的最显著的结果是针对20°和60°角度的光泽度对消光剂含量的几乎通用的函数行为。在85°角度，曲线的稍微更宽的扩展是明显的。把光泽度=f(cMA)拟合到模型函数，这个数据集合将当然地导致三种情况中最不准确的函数。当比较曲线的方差时，20°和60°角度结果在得出消光剂含量方面是相当有竞争力的。20°光泽度=f(cMA)函数的最大误差ΔcMA,max是大约4.3%，并且对于其余两个角度，对于60°角度，ΔcMA,max是大约3.1%，并且对于85°角度，ΔcMA,max是大约10.6%。然而，考虑到主要覆盖浓度范围25-65%的真实色度中的消光剂含量的可变性和光泽度=f(cMA)曲线的最高灵敏度，60°函数在准确性方面优于20°函数。在ΔcMA,max=30%以下，20°函数表现出比60°函数高的灵敏度。为了在整个浓度范围中实现最准确的结果，在这个特定例子中推荐20°和60°角度的两个通用函数的组合。
为了内插目的，已通过在足够准确的程度上代表数据的合适的模型函数来描述以实验方式确定的校准数据。根据光泽度函数的集合，能够针对任何给定的光泽度值估计横坐标上的最大方差。对于20°角度，期望的最大误差ΔcMA,max等于7%，对于60°角度，等于6%，并且对于85°角度，等于10%。考虑到大多数配方落在25%≤cMA≤65%的范围中的事实，60°的光泽度角度看起来是最好的测量几何布局，因为最高动态范围落在同一浓度间隔内。
来自代表工业应用中广为接受且典型的一批颜色标准的RAL***(RAL3000、RAL7005)的两个半有光泽色度已被选择用于示出本发明的方法的效率。在图10中描绘了在可见光谱范围内的这两个选择的颜色标准的以实验方式确定的反射率函数。用于颜色开发的商业测量仪器装备有d/8°测量几何布局，并且能够在包括镜面反射(SPIN)和排除镜面反射(SPEX)模式下***作。它是与用于确定校准函数的仪器相同的仪器。使用已被用于确定校准函数的相同的商业光泽计在三个推荐的角度20°、60°和85°测量光泽度值(参见表格II)。已使用从有光泽校准面板的集合得出的光学材料参数的集合(波长相关散射和吸收系数)通过颜色开发的标准过程来随后处理两种颜色标准。在识别优化配方的合适的着色之后，使用高效的配方校正算法在另外的步骤中喷涂、重新测量并且校正该组成(如果必要的话)。
使用的一对仪器(光泽计=毕克-加特纳的microTRI-gloss仪器；颜色测量仪器=爱色丽的SP64)的校准曲线被示出在图11中。
第一例子示出从RAL840-HR寄存器获得的半有光泽橘色RAL3000标准的匹配预测和校正结果。用于匹配该标准的组成包括消光剂和五种着色剂(颜料)：用于调整颜色的两种红色、橙色和品红色着色剂以及用于调整亮度的白色去饱和剂。已在不添加碳黑颜料的情况下形成色度。在表I中指定所有成分量。从表II能够看出，带载位置和颜色标准之间的残余色差已经在目标区内，而关于表面纹理，样本明显地太无光泽。增加的校正步骤并不进一步改进匹配的颜色位置，而是合适地调整光泽度水平以使得能够释放RAL3000标准的匹配。
在第二例子中，也从RAL840-HR寄存器获得的被选择用于匹配半有光泽绿色RAL7005标准的组成类似地复杂。除了消光剂之外，五种着色剂(颜料)也必须被用于实现可接受的光谱匹配：用于调整颜色的两种黄色颜料和蓝色颜料以及用于调整亮度的黑色和白色去饱和剂。已针对所有预测的并且校正的组成在表I中收集所有成分量。关于颜色位置，仅在第二校正步骤之后，该匹配足够接近于RAL7005颜色标准(参见表格II)。由于该匹配的调整的光泽度水平也接近于该标准的对应性质，所以能够释放该匹配。
已在表I和II中收集的测试结果能够总结如下：(i)带载位置的色差在0.3至2.3ΔE94单位之间变化，(ii)第一校正步骤导致颜色位置的显著改进，(iii)能够使用概略的校准函数非常精确地调整表面光泽度的水平，和(iv)收敛性质与通常针对有光泽纯色观测到的收敛性质相当，由此指示在无光泽抛光纯色的情况下在颜色开发过程中不需要另外的染色步骤(平均而言)。
表I：两个测试例子(RAL3000和RAL7005)的颜色开发信息。带载配方代表第一匹配。最后一列指定第一校正配方(MA-消光剂)
表II：已针对乘客汽车在基于溶剂的重新抛光油漆线中设计出的、从RAL***获得的两个测试色度的实验结果(颜色和光泽度信息)(STD–标准；R–配方；CR–校正的配方)。在指定表面光泽度的三个列中，从统一的仪器分布图得出粗体的光泽度数字(分别在第二行)，而通过光泽计以实验方式确定用正常模式描绘的光泽度数字(分别在第一行)。
表III：
Claims (9)
1.一种用于生产针对无光泽颜色标准的颜色配方的方法，所述方法包括下述步骤：
A)利用积分球颜色测量仪器以实验方式确定所述颜色标准的反射光谱R(exp)，该反射光谱包括第一反射光谱和第二反射光谱，其中在下面(A1)的条件下获得所述第一反射光谱：
(A1)d/8°几何布局或8°/d几何布局，在包括镜面反射分量的情况下，
并且在下面的(A2)的条件下获得所述第二反射光谱：
(A2)d/8°几何布局或8°/d几何布局，在排除镜面反射分量的情况下；
B1)基于以实验方式确定的反射光谱R(exp)计算针对无光泽颜色标准的配方，其中通过使用用于准备有光泽色度的可用着色剂***的固体颜料的光学材料参数来匹配已针对镜面反射分量校正的、在包括镜面反射分量(A1)的情况下以实验方式确定的反射光谱R(exp)，因此获得指定颜料的性质及其浓度的颜色配方，或
B2)把已针对镜面反射分量被校正的、在包括镜面反射分量(A1)的情况下以实验方式确定的反射光谱R(exp)和与针对有光泽色度的颜色配方数据库的颜色配方关联的反射光谱相比较，并且从所述颜色配方数据库识别与以实验方式确定的无光泽颜色标准的反射光谱R(exp)最接近的存储的反射光谱，以及识别关联的颜色配方；
C)通过下面的步骤C1)和C2)把以实验方式确定的无光泽颜色标准的反射光谱R(exp)的反射光谱数据转换成光泽度值：
C1)获取在包括镜面反射分量(A1)的情况下以实验方式确定的反射光谱R(exp)和在排除镜面反射分量(A2)的情况下以实验方式确定的反射光谱R(exp)的差反射光谱ΔR，和
C2)借助于预先准备的可用着色剂***的校准曲线确定与所述差反射光谱ΔR对应的光泽度值，所述曲线代表差反射光谱ΔR和在一个或多个光泽度角度测量的光泽度值之间的函数关系，
D)通过借助于预先准备的可用着色剂***的校准曲线将获得的光泽度值转换成消光剂的量来产生针对无光泽颜色标准的颜色配方，所述曲线代表作为颜色配方中的至少一种消光剂的量的函数的在一个或多个光泽度角度测量的光泽度值。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述颜色配方针对具有纯色的无光泽颜色标准。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中替代于或附加于反射光谱R(exp)，使用测量的或从测量的反射光谱R(exp)得出的颜色位置X，Y，Z或L*，a*，b*。
4.如权利要求1至3中任何一项所述的方法，其中利用具有d/8°测量几何布局或具有8°/d测量几何布局的分光光度计测量反射光谱R(exp)。
5.如权利要求1至4中任何一项所述的方法，其中在400-700nm的波长范围上获取无光泽纯色标准的反射光谱。
6.如权利要求1至5中任何一项所述的方法在颜色开发、油漆的标准化和油漆生产中的使用。
7.如权利要求1至5中任何一项所述的方法在OEM汽车涂料和重新抛光涂料中的使用。
8.一种通过如权利要求1至5中任何一项所述的方法生产的颜色配方。
9.一种基于通过权利要求1至5中任何一项所述的方法产生的颜色配方生产的涂料，其中所述涂料是OEM汽车涂料、重新抛光涂料或者它们的组合。
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